气体报警控制器和城市综合管廊监测监控系统的制作方法

本申请涉及一种气体报警控制器，特别是一种适用于城市综合管廊的气体报警控制器。同时，本申请还提出了一种应用所述气体报警控制器的城市综合管廊监测监控系统。

背景技术：

城市综合管廊就是地下城市管道综合走廊，即在城市地下建造一个隧道空间，将电力、通讯，燃气、供热、给排水等各种工程管线集于一体，是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”。

城市综合管廊气体监测监控系统是通过对廊内可燃和有毒气体(天然气、一氧化碳、氧气、硫化氢等)浓度以及环境温湿度的相关数据的动态监测，实现与进排风机、管道阀门等设备的联动控制，最终实现保障基础设备和人身安全的目的。系统由气体探测器、气体报警控制器、上位机、进排风风机等组成。

常规的气体报警控制器是基于单片机的系统。由于受开发厂家技术实力、产品成本、市场定位的限制，致使其稳定性、可靠性、扩展性、灵活性都有不足。

现有的一种气体报警控制器是基于单片机的气体报警控制器，因此，该控制器的软硬件都已固定，并不利于适应复杂的现场环境；而且，该控制器采用4-20mA的形式采集探测器数据，每个探测器都要单独引线到气体报警控制器，布线量大，且信号强度会随着线缆的长度增加而降低，不宜实现远距离传输；模拟通道数为定值，联动点数量为定值；数据仅能通过RS485端口上传至上位机，不能使用现有较为普遍的以太网的方式上传数据；由于该控制器没有采取低温的设计，因此，该控制器不能在低温的环境下工作，尤其是液晶显示部分在零度下就会出现异常；最后，由于现在城市综合管廊的燃气环境为要求防爆的环境，该控制器不具备防爆能力，因此，该探测器必须安装在安全区，不能应用于现在城市综合管廊的燃气环境。

现有的另一种气体报警控制器也是基于单片机的气体报警控制器，因此，该控制器功能固定，也不利于适应复杂的现场环境；而且，该控制器采用4-20mA信号和RS485总线通讯的综合形式采集探测器的数据。其中，4-20mA模拟通道数为定值，不能根据需要扩展；所有RS485端口对应一个微处理器，随着探测器数量的增加，探测器的巡检周期会出现过长的问题。而RS485端口为固定的1至2个，端口数量过少，相应的探测器的接入数量也少。控制器集成了人机界面，通过人机界面可以对气体报警控制器进行参数设置，并显示报警信息，然而由于该报警控制器没有采取低温的设计，因此，该控制器不能在低温的环境下工作，尤其是芯片、电容和液晶屏在低温环境下都会出现异常；最后，由于现在城市综合管廊的燃气环境为要求防爆的环境，该控制器不具备防爆能力，因此，该控制器必须安装在安全区，不能应用于现在城市综合管廊的燃气环境

技术实现要素：

为了解决现有的气体报警控制器已经不适用于现有的城市综合管廊问题，本申请提供了一种适用于现有的城市综合管廊的气体报警控制器和城市综合管廊监测监控系统，采用可编程逻辑控制器，在探测器数据采集的及时性、便捷性，探测器接入量以及系统安全防爆等方面都适用于现有的城市综合管廊。

本申请解决其技术问题所采用的技术方案是：一种气体报警控制器，其包括外壳，所述外壳内设置有可编程逻辑控制器和温度自调节装置，所述可编程逻辑控制器包括主机模块、开关量输出模块、串行通讯模块和模拟量输入模块，所述主机模块设置有第一微处理器和通讯接口，且所述主机模块与所述开关量输出模块电气连接，所述串行通讯模块设置有第二微处理器，所述模拟量输入模块设置有第三微处理器，所述主机模块的通讯接口所传输的数据与所述开关量输出模块输出的信号、通过所述串行通讯模块输入至所述第二微处理器的信号和通过所述模拟量输入模块输入至所述第三微处理器的信号均传送至所述第一微处理器。

如上所述的气体报警控制器，其中，所述串行通讯模块为RS485总线模块。

如上所述的气体报警控制器，其中，所述温度自调节装置包括低温闭合高温断开的调温开关和与所述调温开关电连接的加热元件。

如上所述的气体报警控制器，其中，所述外壳为防爆外壳。

本申请还提供了一种城市综合管廊监测监控系统，其包括至少一个第一气体探测器、至少一个第二气体探测器和根据以上所述的气体报警控制器，至少一个所述第一气体探测器与所述串行通讯模块电气连接，所述第一气体探测器检测得到的数据传送至所述串行通讯模块，至少一个所述第二气体探测器与所述模拟量输入模块电气连接，所述第二气体探测器检测得到的数据传送至所述模拟量输入模块。

如上所述的城市综合管廊监测监控系统，其中，当所述串行通讯模块为RS485总线模块时，所述第一气体探测器的端口为RS485端口；所述第二气体探测器探测的数据通过4-20mA的模拟量传输至所述模拟量输入模块。

如上所述的城市综合管廊监测监控系统，其中，所述城市综合管廊监测监控系统还包括与所述主机模块的通讯接口电气连接的上位机，所述上位机的数据和所述通讯接口的数据相互传送。

如上所述的城市综合管廊监测监控系统，其中，所述城市综合管廊监测监控系统还包括与所述通讯接口电气连接的LED报警显示模块。

如上所述的城市综合管廊监测监控系统，其中，所述城市综合管廊监测监控系统还包括与所述开关量输出模块电气连接的进排风风机；当所述第一微处理器检测到超限时，所述第一微处理器控制所述开关量输出模块输出进排风风机联动信号。

如上所述的城市综合管廊监测监控系统，其中，所述城市综合管廊监测监控系统还包括与所述开关量输出模块电气连接的声光报警器，所述声光报警器包括彼此电连接的报警信号输入接口和报警单元，所述报警信号输入接口与所述开关量输出模块电连接，所述报警单元设置于所述外壳的外壁上。

本申请的气体报警控制器和城市综合管廊监测监控系统的有益效果是，同时配置了模拟量(mA、mV)模块和数字量(RS 485)模块，解决了两种信号不能同时接入报警控制器的问题；采用了可编程逻辑控制器作为所述气体报警控制器的控制单元，且所述模拟通讯模块和所述串行通讯模块的数量都可调整，解决了多个探测器不能全部接入的问题；每个所述串行通讯模块对应一个微处理器，减少了单个探测器的巡检时间；通过可编程逻辑控制器自身集成的以太网接口和RS485接口(从站)，实现了数据上传方式的多样化。

附图说明

下面结合附图和实施例对本申请做进一步说明。

图1为本申请的气体报警控制器的结构示意图(框图)。

图2为本申请的气体报警控制器的可编程逻辑控制器的结构示意图(框图)。

图3是本申请的城市综合管廊监测监控系统的结构示意图(框图)。

具体实施方式

为了对本申请的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本申请的具体实施方式。

如图1及图2所示，本申请提供了一种气体报警控制器，其包括外壳(图中未示出)，所述外壳内设置有可编程逻辑控制器和温度自调节装置，所述可编程逻辑控制器包括主机模块、开关量输出模块、串行通讯模块和模拟量输入模块，所述主机模块设置有第一微处理器和通讯接口，且所述主机模块与所述开关量输出模块电气连接，所述串行通讯模块设置有第二微处理器，所述模拟量输入模块设置有第三微处理器，所述主机模块的通讯接口所传输的数据与所述开关量输出模块输出的信号、通过所述串行通讯接口输入至所述第二微处理器的信号和通过所述模拟量输入模块输入至所述第三微处理器的信号均传送至所述第一微处理器。

其中，可编程逻辑控制器(PLC)，是一种采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出接口读取各类设备的数据、控制各种类型的机械或生产过程。

本申请的气体报警控制器采用可编程逻辑控制器进行控制，数据采集可以采用数字量(例如：485通讯信号)和模拟量(例如：mA、mV信号)两种形式进行传输，并最终由所述第一微处理器进行运算处理；经过处理后的运算数据通过所述通讯接口完成对外传输，例如，传输至上位机，所述通讯接口能同时支持Modbus协议的RS485接口和以太网接口；所述RS485总线模块、开关量输出模块和所述模拟量输入模块的数量可以根据探测器的个数进行设置，使所有的探测器能够全部有效接入。由此可知，本申请的气体报警控制器，在数据采集的及时性、便捷性以及探测器接入量、系统的安全防爆等方面都适用于现有的城市综合管廊。

在一个可行的实施方式中，所述串行通讯模块优选采用RS485总线模块；所述温度自调节装置包括低温闭合高温断开的调温开关和与所述调温开关电连接的加热元件。具体的，所述加热元件为PTC加热元件；首先，将所述外壳内的理想温度设置为一理想值，当所述外壳内的温度相对于所述理想值偏低时，所述调温开关闭合，所述加热元件开始加热，使所述外壳内的温度升高；当所述外壳内的温度相对于所述理想值偏高时，所述调温开关断开，使所述外壳内的温度自然降低。

为了适应现在城市综合管廊的燃气环境所要求的防爆环境，所述外壳采用防爆外壳。从以上的描述中，可以看出，本申请的气体报警控制器上述的实施例实现了如下技术效果：

1、同时配置了RS485总线模块和模拟量输入模块，解决了两种探测器信号不能同时接入报警控制器的问题；

2、由于采用了PLC(可编程逻辑控制器)作为所述气体报警控制器的控制单元，且RS485总线模块、模拟量输入模块和开关量输出模块的数量都可以根据需要进行调整，解决了较多个探测器不能全部接入的问题。

3、可以通过PLC自身集成的以太网接口或RS485接口(从站)上传数据到上位机，实现了数据上传方式的多样化。

4、PLC和LED显示模块本身具有很好的低温性能，再加上集成的温度自调节装置，使本申请的气体报警控制器在低温下可以正常工作。

5、本申请的气体报警控制器采用了防爆设计，满足在天然气管道舱内使用的要求。

如图3所示，本申请还提供了一种城市综合管廊监测监控系统，其包括至少一个第一气体探测器、至少一个第二气体探测器和如前所述的气体报警控制器，至少一个所述第一气体探测器与所述串行通讯模块电气连接，所述第一气体探测器检测得到的数据传送至所述串行通讯模块，至少一个所述第二气体探测器与所述模拟量输入模块电气连接，所述第二气体探测器检测得到的数据传送至所述模拟量输入模块。

当所述串行通讯模块为RS485总线模块时，所述第一气体探测器的端口为485端口。所述第二气体探测器的数据通过4-20mA的模拟量传输至所述模拟量输入模块。另外，所述城市综合管廊监测监控系统还包括与所述主机模块的通讯接口电气连接的上位机，所述上位机的数据和所述通讯接口的数据相互传送。所述城市综合管廊监测监控系统还包括与所述通讯接口电气连接的LED报警显示模块。所述城市综合管廊监测监控系统还包括与所述开关量输出模块电气连接的进排风风机；当所述第一微处理器检测到超限时，所述第一微处理器控制所述开关量输出模块输出进排风风机联动信号。所述城市综合管廊监测监控系统还包括与所述开关量输出模块电气连接的声光报警器，所述声光报警器包括彼此电连接的报警信号输入接口和报警单元，所述报警信号输入接口与所述开关量输出模块电连接，所述报警单元设置于所述外壳的外壁上。

从以上的描述中，可以看出，本申请的城市综合管廊监测监控系统上述的实施例实现了如下技术效果：

1、同时配置了RS485总线模块和模拟量输入模块，解决了两种探测器信号不能同时接入报警控制器的问题；

2、由于采用了PLC(可编程逻辑控制器)作为所述气体报警控制器的控制单元，且RS485总线模块、模拟量输入模块和开关量输出模块的数量都可以根据需要进行调整，解决了较多个探测器不能全部接入的问题。

3、通过PLC自身集成的以太网接口或RS485接口(从站)上传数据到上位机，实现了数据上传方式的多样化。

4、PLC和LED显示模块本身具有很好的低温性能，再加上集成的温度自调节装置，使本申请的气体报警控制器在低温下可以正常工作。

5、本申请的气体报警控制器采用了防爆设计，满足在天然气管道舱内使用的要求。

以上所述仅为本申请示意性的具体实施方式，并非用以限定本申请的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本申请的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本申请保护的范围。而且需要说明的是，本申请的各组成部分并不仅限于上述整体应用，本申请的说明书中描述的各技术特征可以根据实际需要选择一项单独采用或选择多项组合起来使用，因此，本申请理所应当地涵盖了与本案创新点有关的其他组合及具体应用。

本申请中所述的装置或模块可以以计算机可读程序代码方式实现控制器按任何适当的方式实现，例如，微处理器也可以采取例如处理器以及存储可由该微处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式。本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内部包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。